基于CFD技术的超低比转速泵性能优化

以某一参数的超低比转速泵的叶轮为研究对象进行研究。通过CFD分析与试验验证相结合的研究方法,对叶轮进行优化设计,最终实现提高效率的目的。数值模拟以NUMECA为计算平台,首先对原始模型进行数值模拟寻找其主要过流部件中的流动缺陷,并做出针对性的修正。通过研究发现小比转速叶轮的进口安放角及子午形状对叶轮内部流场有显著影响。     

基于CFD的自激振动空化射流喷嘴结构参数 影响研究

随着海洋结构物水下清洗技术的发展,具有高效、安全、节能、环保等特点的新型空化射流清洗技术也开始新兴于水下清洗作业当中。自激振动空化射流则结合了空化射流和脉冲射流的特点,可以达到更好的空化效果,从而实现快速清洗、切割等功能。本文以传统赫姆霍兹喷嘴为研究对象,结合相关文献,在喷嘴出口处添加可以增强空化效果的扩张管结构,同时,分别以喷嘴谐振腔高度、谐振腔宽度、扩张管角度和泵额定压力为研究变量,通过计算流体动力学软件(CFD)对新型赫姆霍兹喷嘴展开数值仿真,结合仿真结果,分析不同变量对于空化射流效果的影响。本文研究成果既可以为作者今后的实验研究做好理论基础,同时,也可以为赫姆霍兹喷嘴的优化设计提供一些参考。     

双作用滑片泵流场的数值模拟及特性分析

基于CFD 理论对双作用滑片泵的流场进行数值模拟,得到了在不同工况下瞬时流量和监测点压力脉动的情况,滑片泵输出流量的脉动和压力的脉动是由于低压区的闭死容积刚接触高压区时的“高压回流”造成的,并可以对滑片泵的空化现象进行预测分析。仿真结果与实验结果基本一致,结果可靠,能够为滑片泵的设计和改进提供参考。     

基于CFD数值模拟和泵性能实验的迷宫螺旋泵泵送机制研究

在CFD数值模拟和泵性能实验的基础上分析了至今仍不完全清楚的迷宫螺旋泵泵送机制;在多重坐标中,用剪切应力输运k-ω湍流模型近似模拟了三角形螺纹迷宫螺旋泵内流体的稳定流动;用泵的性能实验验证了提出的迷宫螺旋泵泵送机制.CFD模拟结果表明:迷宫螺旋泵转子螺槽和定子螺槽流体之间存在动量和能量传递.由于转子螺纹和定子螺纹形成的蜂窝体的存在,流体在轴向流动中反复从转子获得能量,因而泵扬程随流量减小近似线性增大.     

小流量高扬程液氢泵水力优化和抗空化的结构设计

针对液氢在低温系统或低温储罐中输送的应用需求,依靠泵设计经验参数取值而设计的小流量高扬程液氢泵,相似定律转换为模型泵,试验测试其外特性得到：在额定工况下,与理论扬程相比,泵内存在6 m水力损失,同时,液氢总是处于近饱和状态,特别当泵前低温流体的进口压力降低或波动时,离心式液氢泵极易发生空化,造成扬程下降。以提高液氢泵的抗空化特性和提高泵水力效率为目标,建立小流量高扬程液氢泵的多目标优化设计方法,依据小流量高扬程液氢泵模型泵的外特性测试结果,对泵头的几何结构参数进行优化设计,结果表明：叶轮入口直径增大1.5 mm、直角的叶片进、出口安放角减小为60°、叶轮出口直径减小0.5 mm、叶片进口宽度减小0.1 mm,叶片出口宽度减小0.3 mm,减小流体出口间隙,有利于泵减小水力损失,提高泵效率,并改善泵的空化性能。本研究采用的计算方法为小流量高扬程液氢泵高效水力模型的优化设计提供参考,研究结果为小流量高扬程液氢泵的结构优化和获得工作特性的实验研究提供理论依据。     

液体射流泵空化流动特性分析

为分析工作液压力及流速、安装高度对液体射流泵空化流动的影响,应用Realizable k-ε湍流模型结合SchnerrSauer空化模型,对面积比为4的液体射流泵进行研究,并通过与试验数据进行对比,验证了模型的有效性。计算结果表明：射流泵工作液压力及射流速度从196 kPa、22.60 m/s提高至462 kPa、33.87 m/s,初生流量比到极限流量比的工况范围明显减小,从0.234降至0.108;射流泵安装高度从3.0 m降低到-2.0 m时,初生流量比从1.250增加至1.713,极限流量比从1.435增加至1.907。较大的工作液压力及流速会加快空化初生到极限空化的发展过程,实际应用时可通过降低射流安装高度减免空化发生。研究成果可为分析液体射流泵空化影响因素,减免空蚀破坏提供依据。     

带有前置导叶离心泵空化性能的试验及数值模拟

为分析前置导叶对离心泵空化性能的影响,在不同流量下开展带有前置导叶离心泵的空化性能试验,得到无导叶、导叶预旋角(12(时的离心泵空化性能曲线.空化性能试验结果表明,离心泵的临界空化余量随流量的增大近似线性增大.基于均相流假设的完全空化模型,考虑空化流可压缩性的影响修正RNG κ-ε湍流模型,采用SMPLEC算法,数值求解雷诺平均的Navier-Stokes方程,模拟离心泵安装前置导叶前后不同工况下的全流道空化流动.计算得到的H-LBOSGa曲线与试验数据吻合较好,验证计算方法的准确性.基于数值模拟结果,分析不同工况下叶轮内部空泡体积率的分布规律,发现前置导叶预旋调节对离心泵叶轮空化性能的影响较小,并能有效改善叶轮进口流态,使压力分布更均匀.     

基于CFD的混流式水轮机性能预估

在全流道三维定常湍流计算的基础上,建立了基于CFD的混流式水轮机性能预估方法,预估的性能与试验结果相符,分析了性能预估结果与试验结果存在误差的原因。结果表明,提出的混流式水轮机性能预估方法应用于水轮机的水力设计和改造中,可以减少模型试验次数和缩短产品开发周朗。     

基于CFD对旋喷泵两种叶片结构的数值模拟及性能比较

采用封闭式叶轮结构,设计了长短复合式S型叶片和矩形流道断面叶片两种不同叶片结构的旋喷泵水力模型;利用ANSYS-CFX软件对两种水力模型的流场进行三维数值模拟,分别得到两种模型的压力场、速度场。通过对设计方案扬程、效率、轴功率的计算,分析了两种旋喷泵水力模型的性能特征。模拟计算结果表明:对于小流量旋喷泵的叶轮结构,矩形流道断面叶片的性能优于长短复合式S型叶片。     

基于CFD技术的节流阀流量特性的数值模拟分析

采用计算流体动力学(简称CFD)方法对节流阀内部结构流量特性进行了数值模拟和分析,利用Solid Works Flow Sim ulation模块进行仿真,用数值模拟的方法得出其流量特性Kv值,从而为节流阀结构的设计提供相应理论依据。     

基于CFD的迷宫式调节阀内流场分析

建立了迷宫式调节阀内流场的二分之一几何模型,应用计算流体力学(CFD)的方法对迷宫式调节阀的内流场进行数值模拟,计算得到了在不同开度时迷宫式调节阀整体的流量系数和阀芯各个盘片的流量系数,分析了迷宫式调节阀内局部流场的流动特性,为迷宫式调节阀的相关研发工作提供参考。     

冲压泵叶轮后侧腔体结构对泵水力性能的影响

选取MDP64-20型立式多级冲压泵作为研究对象,在泵腔喉部宽度确定的基础上,选取平面隔板、曲面隔板、L型隔板和型线隔板4种腔体形式进行研究。通过数值模拟,经过流场分析、性能曲线分析,比较4种隔板对冲压泵水力性能的影响,确定最佳结构。研究结果表明,在小流量工况下,型线隔板的设计能较好地改善液体流动,减小水力损失;在较大流量工况下,冲压泵效率受到导叶入口处流动、泵腔内部流动两方面综合影响,平面隔板和型线隔板较为优异。     

旋流泵磨损性能的优化研究

基于Panicle模型和非均相模型,运用流场分析软件ANSYS-CFX对固液两相流旋流泵的内部流场进行数值模拟,应用FINNIE预估模型进行了磨损特性计算,重点研究了叶片表面的磨损规律。液相采用RNG湍流模型,壁面设置为无滑移壁面条件;固体颗粒相采用离散相零方程模型,壁面设置为自由滑移壁面条件。研究结果表明,叶片压力面出口磨损率最大,磨损将会较为严重;叶片吸力面最大剪切应力出现在进口,吸力面进口磨损将会加剧,优化后叶片磨损率有一定的下降。本研究对固液两相流旋流泵的磨损特性有重要参考意义。     

化工流程泵叶轮的改造

前郭石化分公司2万吨/年聚四氢呋喃装置中的中间产品回流泵叶轮经常堵塞,对问题进行探讨分析,通过计算提出解决方案。     

基于CFD轴流通风机三维建模及其内部流场的探讨

运用FLUENT软件对轴流通风机进行了三维实体建模,并对其内部三维粘性流场进行了数值模拟,得到了内部流动的一些规律,并进行了性能分析和预测,为风机的内部结构优化提供了依据和方向。     

基于CFD的空调用轴流风机内部流场研究

运用FLUENT软件对轴流通风机内部三维粘性流场进行了数值模拟,通过改变安装角、转速、进风量以及叶片径向的扭曲程度等性能参数,得到了内部流动的一些规律,并进行了性能分析和预测,为风机的内部结构优化提供了依据和方向.     

CFD数值模拟在核级泵设计中的应用

根据二代改进型核电厂技术规格书的要求,设备冷却水泵、乏燃料水池冷却泵、硼酸泵及重要厂用水泵等典型核3级离心泵的水力性能需要同时满足多个工况点的要求。以设备冷却水泵为例,利用CFD软件对泵内部流场进行了模拟,根据计算结果预测泵的性能,并与样机试验结果进行了比对分析。结果表明数值模拟手段可以为核级泵多工况设计提供有价值的参考依据。